楊華慶 王文強(qiáng) 陳秀琴 馬海風(fēng) 鄧晶晶

摘 要：石油套管在下井之前的運(yùn)輸、存放過程中，需要對油套管外壁涂刷防腐漆，避免油套管被腐蝕失效。本文主要介紹了在石油套管生產(chǎn)中，通過自動物流線中設(shè)計(jì)在線噴涂工位，采用套管平移式自動高壓無氣噴涂裝置，對石油套管外壁噴涂防腐漆，達(dá)到漆膜噴涂均勻、附著力強(qiáng)，有效的起到防腐蝕作用。

關(guān)鍵詞：套管；噴涂；物流線

引言

石油套管是用于支撐油、氣井井壁的鋼管，以保證鉆井過程進(jìn)行和完井后整個(gè)油井的正常運(yùn)行，是維持油井運(yùn)行的生命線。由于地質(zhì)條件不同，井下受力狀態(tài)復(fù)雜，對套管本身的質(zhì)量提出了較高的要求。一旦套管本身由于某種原因而損壞，可能導(dǎo)致整口井的減產(chǎn)，甚至報(bào)廢。因此，根據(jù)API spec 5ct標(biāo)準(zhǔn)要求，在下井之前的運(yùn)輸、存放過程中，需要對油套管外壁涂刷防腐漆，避免油套管被腐蝕失效。目前套管生產(chǎn)均是通過自動物流線完成。套管的在線噴涂工位設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到套管的外觀質(zhì)量和整條生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍。本文著重介紹在線噴涂設(shè)備、噴涂室、噴涂后物流線的設(shè)計(jì)。

1.高壓無氣噴涂工作原理

根據(jù)套管外表面噴涂的均勻性、附著力強(qiáng)、圖層外觀完美等要求，選擇高壓無氣噴涂方式。此種噴涂方式與普通噴漆方式不同，高壓無氣噴涂主要原理是通過增壓泵使涂料在高壓管路內(nèi)產(chǎn)生高壓動力，再依靠高壓噴槍的細(xì)小噴嘴使涂料以扇副的形式迅速均勻的噴射出來。這種噴涂方式可以使高壓涂料產(chǎn)生的動力，使涂料緊緊的貼在噴涂工件上面，增加了涂料的附著力，同時(shí)高壓產(chǎn)生的扇副可以均勻的把涂料噴射在工件上面，使涂層外觀完美均勻。由于高壓無氣噴涂不會產(chǎn)生大量的氣霧，節(jié)約了防銹涂料。

2.噴涂設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1噴涂設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

噴漆設(shè)備為石油套管加工生產(chǎn)流水線的一部分，設(shè)備設(shè)計(jì)須符合套管加工規(guī)格、流水線節(jié)拍。因此，為保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性和自動性，本次設(shè)計(jì)采用套管平移式自動高壓無氣噴漆方式。該噴漆設(shè)備主要由以下6部分組成，分別是：涂料桶、溶劑桶、氣動攪拌系統(tǒng)、供漆柱塞泵、高壓無氣自動噴槍、自動噴槍自動控制部分、高壓管路，高壓球閥組成供漆系統(tǒng)；由氣源、空氣過濾器和空氣穩(wěn)壓器組成的空氣系統(tǒng)；由運(yùn)動平移機(jī)構(gòu)組成套管輸送系統(tǒng)。如圖1噴涂結(jié)構(gòu)方案圖。

2.2 噴涂室設(shè)計(jì)

噴漆室主要是為油套管噴涂提供密閉的空間。根據(jù)噴槍的設(shè)定位置及故障處理的方便性，噴漆室分為兩個(gè)隔間。第一隔間內(nèi)設(shè)置噴槍1、2兩組，第二隔間設(shè)置噴槍3.噴漆室的進(jìn)口、出口、側(cè)門部位均設(shè)置氣動風(fēng)幕，防止涂料外溢。在噴漆室的底部設(shè)有導(dǎo)流槽，使多余的涂料回流至涂料桶，減少環(huán)境污染，節(jié)約噴涂成本。

3.噴涂電氣自動控制

根據(jù)車間現(xiàn)場生產(chǎn)線、噴涂套管規(guī)格、人員配置的實(shí)際情況，石油套管在線噴涂設(shè)計(jì)為自動/手動兩種控制模式。在自動模式下，套管在輸送機(jī)構(gòu)的運(yùn)行下，到位傳感器檢測到信號，經(jīng)過PLC控制噴槍1、2、3由程序控制啟動（ON），實(shí)現(xiàn)噴涂作業(yè)；當(dāng)離位傳感器檢測到套管離開時(shí)，噴槍1、2、3關(guān)閉（OFF），停止作業(yè)。為節(jié)約涂料，可設(shè)置套管中位傳感器，使噴槍1、2可同時(shí)啟/停，噴槍3單獨(dú)啟/停，使兩組的啟/停有程序控制。并且為防止涂料沉淀，自動模式下，涂料桶內(nèi)的氣動攪拌系統(tǒng)設(shè)定可調(diào)時(shí)間攪拌，使涂料均勻輸送給柱塞泵。

套管經(jīng)過噴涂設(shè)備時(shí)，三組高壓噴槍分時(shí)自動啟動，將涂料噴涂在套管表面，套管的運(yùn)行速度可以實(shí)現(xiàn)變頻無級調(diào)節(jié)。當(dāng)一組或多組噴槍未自動開啟，噴涂質(zhì)量差、涂料桶涂料不足、攪拌停止等報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，PLC控制器將自動將套管運(yùn)行停止，操作人員將報(bào)警消除后在重新啟動噴涂工序，更好的保證噴涂質(zhì)量防止漏噴現(xiàn)象發(fā)生。

手動模式主要運(yùn)用于各個(gè)組噴槍的測試及檢修、套管正反運(yùn)行調(diào)節(jié)、報(bào)警復(fù)位，如圖2 PLC控制圖。

4.套管噴涂后物流線

套管噴漆后，由于涂料并沒有完全干燥，套管本身的直度，因此套管的運(yùn)行必須考慮不能破壞涂層，例如傳統(tǒng)的滾輪式運(yùn)輸在此工位就不適合（在套管前進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)動的滾輪可使套管發(fā)生扭轉(zhuǎn)，從而破壞了表面的漆層，降低涂層防腐蝕效果及外觀質(zhì)量）。經(jīng)過研究對比，此工位選擇鏈條V型架平移運(yùn)輸較為恰當(dāng)，每個(gè)V型架之間距離3m。此種方式，可以確保套管保持相對靜止，最大限度的降低了涂層的損失。

5.結(jié)論

通過車間現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，該種油套管在線噴涂裝置有效保證了套

管表面的防銹漆噴涂質(zhì)量，符合石油套管生產(chǎn)加工標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)也改善了現(xiàn)場操作環(huán)境，降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了現(xiàn)場管理水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]林乃明等.油套管表面防護(hù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望.腐蝕與防護(hù)，（2009）11-0801-05

[2] 孫秋霞.材料腐蝕與防護(hù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001 .

作者簡介：

楊華慶，男（1981—），2005年畢業(yè)于長江大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化專業(yè)，本科，工程師。主要從事機(jī)械加工制造。